一种高效读写锁的实现方法与流程

本发明涉及计算机多线程，原子操作，读写锁。具体来说，在多线程环境下，利用原子操作，实现高效的读写锁方法。

背景技术：

在多线程环境下，有这样一种场景(即一种单读、单写的场景)，对于一段共享数据队列，只有一个用户做写操作，同时也只有一个用户做读操作的情况下，如何提高线程读写锁效率；常用的方法是利用操作系统提供的线程锁，如图1所示，这种方式功能强大，适应性高，但在此场景效率低，因为线程锁采用的是阻塞的方式，另外，线程锁调用本身也有开销，如果大量的调用加锁/解锁的话，开销也比较大。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种高效读写锁的实现方法，本发明通过一种无需加锁的方法，来实现2个线程(一个读线程和一个写线程)对一个共享数据队列的访问。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种高效读写锁的实现方法，其步骤为：

1)程序的主线程初始化共享数据队列，为该共享数据队列设置一写线程和一读线程，以及设置一整数变量M来保存该共享数据队列最大长度，设置一变量K保存当前该共享数据队列中的数据个数；

2)当该程序需要对该共享数据队列进行写操作时，该主线程调用该共享数据队列的写线程，该写线程做写操作前，先检查K，如果K<M，则把要写的数据插入到该共享数据队列的写端，并且增加K的计数值；

3)当该程序需要对该共享数据队列进行读操作时，该主线程调用该共享数据队列的读线程，该读线程做读操作前，检查K，如果K>0，则从该共享数据队列的读端读取一个元素，并且减少K的计数值。

进一步的，所述步骤2)中，如果K大于或等于M，即该共享数据队列已满，则丢弃当前要写的数据。

进一步的，所述步骤2)中，如果K大于或等于M，即该共享数据队列已满，则等待该共享数据队列未满时，将当前要写的数据插入到该共享数据队列的写端，并且增加K的计数值。

进一步的，所述步骤3)中，如果K＝0，即该共享数据队列为空，则采取等待或者轮询的方式检测该共享数据队列中是否存在数据，如果存在，则从该共享数据队列的读端读取一个元素，并且减少K的计数值。

进一步的，该共享数据队列中的元素为写入数据的指针。

本发明的主要内容包括：

a.程序的主线程初始化共享数据队列，用一个整数变量M来保存该共享数据队列最大长度，K保存当前该共享数据队列中的数据个数。

b.当程序需要对该共享数据队列进行写操作时，主线程调用该共享数据队列的写线程，该写线程做写操作前，先检查K，如果K<M，运行push操作，即把要写的数据插入到该共享数据队列的写端，并且K++，如果K>＝M，说明该共享数据队列已满，那么可以采取丢弃或者等待的方式。

c.当程序需要对该共享数据队列进行读操作时，主线程调用该共享数据队列的读线程，该读线程做读操作前，检查K，如果K>0，执行pop操作，即从该共享数据队列的读端读取一个元素，K--，如果K＝0，说明该共享数据队列为空，那么可以采取等待或者轮询的方式。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果为：

在本发明中，在单读单写的情况下，通过整数加减操作，对共享数据队列中的元素进行访问。相对于采用线程锁，本发明大大提高了读写效率，消除了由于频繁的调用线程锁而产生的开销。

附图说明

图1为传统读写锁的流程图；

图2为本发明方法的流程图。

具体实现方式

本发明流程如图2所示，具体如下：

(1)程序启动后，由该程序的主线程来初始化共享数据队列并创建读线程和写线程，该共享数据队列中的元素为写入数据的指针，共享数据队列最大长度为M，共享数据队列当前元素个数为K，K＝0。

(2)当程序需要对该共享数据队列进行写操作时，主线程调用该共享数据队列的写线程，该写线程操作的时候，检查K，如果K<M，写线程执行队列的push操作，即把要写的数据插入到共享数据队列的写端，并执行K++；如果K>＝M，返回NULL，表示共享数据队列已经满了，本次写入失败，可以根据自身需要进行等待或者轮询。

(3)当程序需要对该共享数据队列进行读操作时，主线程调用该共享数据队列的读线程，该读线程操作的时候，检查K，如果K>0，读线程执行队列的pop操作，即从共享数据队列的读端读取一个元素，并执行K--；如果K<＝0，返回NULL，表示共享数据队列已经空了，即当前无数据可读，可以根据自身需要进行等待或者轮询。

实施例

假如共享数据队列的初始最大长度为M＝10，共享数据队列当前的元素个数K＝0

例1：写入

检查K＝0<M＝10，所以可以执行写入，并且执行K++，此时K＝1

例2：读取

检查K＝1>0，执行读取操作，并且执行K--，此时K＝0。